Creación de laboratorios virtuales

1. Introducción

Hoy en día se encuentra a la orden del día la creación de máquinas virtuales para poder disponer de varios entornos, para pruebas, laboratorios etc

Se explicará como crear máquinas virtuales en diferentes entornos:app-name:

Con Virtual Box en Windows o Mac OS X.
Con KVM en Linux.

En esta guía se utilizará CentOS Stream 8 para ilustrar como crear y desplegar una máquina virtual.

En esta guía se explicará como crear máquinas virtuales de forma sencilla pero no se entrará a explicar de forma detallada las diferentes configuraciones que se pueden realizar.

2. VirtualBox

Virtual Box es un software de virtualización gratuito que se puede descargar y utilizar en varios sistemas operativos:

Windows.
Mac OS X.
Linux.

En Linux se dispone de soporte nativo para virtualización, por lo tanto abordaremos la creación de máquinas virtuales en Linux con KVM y no con VirtualBox.

2.1. Instalación

Virtual Box se puede descargar desde su página web. Descargaremos la versión para nuestro sistema operativo y realizamos la instalación por defecto.

Describiremos el proceso de instalación en Mac OS X, siendo los pasos a seguir iguales para otros sistemas operativos.

2.2. Creación de una máquina virtual

Para crear una máquina virtual deberemos disponer de una imagen ISO para la instalación.

Para ello descargaremos una ISO de CentOS Stream 8 para la arquitectura de nuestro procesador, x86_64. Disponemos de varias imágenes:

Una boot iso de poco más de 800 MB.
Una ISO de unos 10 GB.

Descargaremos la iso de 10 GB que contendrá toda la distribución.

Abrimos VirtualBox:

Para crear una máquina virtual pinchamos en el icono Nueva:

Configuramos los siguientes parámetros:

Nombre de la máquina.
Tipo de máquina que vamos a crear. Configuraremos la familia del Sistema Operativo, en este caso Linux.
Versión del Sistema Operativo. Dado que no existe CentOS como versión configuraremos Red Hat ya que CentOS es de la familia de distribuciones basadas en Red Hat Enterprise Linux.
Aunque no es necesario podemos cambiar la carpeta de la máquina virtual donde se creará la máquina virtual.

A continuación configuramos la memoria que le queremos asignar a la máquina virtual. Dependiendo de la memoria que tenga la máquina en la que hemos instalado VirtualBox podremos asignar mas o menos memoria a la máquina virtual:

Creamos un disco duro donde realizaremos la instalación:

Seleccionamos el formato del disco duro virtual. El disco duro virtual será un fichero en el que se escribirán los datos de la máquina virtual:

Lo configuraremos para que crezca dinámicamente. De esta forma, si creamos una máquina virtual con un disco de 16 GB en lugar de crear un fichero de 16 GB y ocupar todo el espacio se creará un fichero más pequeño que irá creciendo según haga falta hasta los 16 GB que es el tamaño máximo de la máquina virtual:

Configuramos el tamaño de disco duro virtual que utilizará la máquina virtual:

Ya tenemos la máquina virtual creada:

Esta máquina virtual está vacia, no tiene un sistema operativo instalado, por lo tanto tendremos que instalarla.

2.3. Configuración de red

VirtualBox puede utilizar diferentes configuraciones de red. Cada tipo de configuración permitirá un tipo de acceso a la red.

No explicaremos los tipos posibles de configuraciones posibles.

Configuraremos la red de tal forma que la máquina virtual tenga asignada una dirección ip en la misma red que la máquina anfitriona, es decir en tú red local.

Con esta configuración será posible conectarse por red a la máquina virtual y la máquina virtual podrá acceder a distintos recursos de red.

Si nos fijamos en la máquina virtual que hemos creado podremos ver que la configuración de red que tiene es NAT:

En configuración accedemos a la configuración de la máquina virtual:

Accedemos a la configuración de la máquina virtual:

Si vamos al apartado de red podremos configurar la red:

Si hemos seguido las instrucciones la máquina virtual sólo tendrá una tarjeta de red.
La conectamos a un adaptador puente.
En nombre seleccionaremos el interface de red de la máquina donde hemos instalado VirtualBox que se encuentrá conectado a la red. De esta formá la máquina virtual utilizará el mismo adaptador para conectarse a la red.

Ahora ya tenemos configurada la red de la máquina virtual y podemos comprobarlo:

2.4. Instalación de la máquina virtual

Ahora que tenemos configurada la máquina virtual podemos proceder a instalarla.

El proceso de instalación es identico al de una máquina física.

En las máquinas físicas necesitaremos introducir el DVD de instalación en la unidad de DVD o bien utilizar un USB de instalación.

En configuración vamos a la sección de almacenamiento:

En la unidad virtual de DVD pinchamos en ella:

Le asignamos la imagen ISO que nos hemos descargado:

Una vez asignada:

En las propiedades de la máquina virtual también podremos ver si la iso se encuentra mapeada:

En estas condiciones ya podemos proceder a instalar la máquina virtual. Para ello la deberemos arrancar haciendo click en Iniciar:

La máquina virtual arrancará y podremos proceder a instalarla igual que haríamos sobre una máquina física, solo que utilizando la consola virtual que nos ofrece VirtualBox:

Una ver terminada la instalación y reniciada la máquina podemos iniciar sesión en la consola virtual de VirtualBox:

Si hemos configurado adecuadamente la red la máquina virtual tendrá asignada una dirección por DHCP (asumiendo que tenemos un servidor de DHCP en la red). En este caso y dado que la dirección assignada a la la máquina virtual es 192.168.1.31 podremos conectarnos por SSH a la máquina:

Cuando trabajemos utilizando la consola de VirtualBox el cursor se encontrará "encerrado" en la cosola y podrá ser utilizado fuera de la consola. Para liberarlo, en Mac OS X, bastará con presionar la tecla de comando izquierda, tal y como se indica en la parte inferior derecha de la consola:

En el apartado Instalación de CentOS se describe como realizar una instalación simple de CentOS.

3. KVM

Linux incluye soporte nativo para virtualización con lo cual no es necesario instalar software de terceras partes para la creación de máquinas virtuales. Bastará con utilizar las funcionalidades nativas de Linux.

Será necesario que en el ordenador en el que queramos crear máquinas virtuales se activen las instrucciones de virtualización. Esta tarea se realiza accediendo a la BIOS del sistema.

3.1. Comprobación de que las extensiones de virtualización se encuentran activas

En un ordenador con procesador Intel podemos comprobarlo de la siguiente forma:

[jadebustos@archimedes ~]$ cat /proc/cpuinfo
...
processor	: 7
vendor_id	: GenuineIntel
cpu family	: 6
model		: 142
model name	: Intel(R) Core(TM) i7-8665U CPU @ 1.90GHz
stepping	: 12
microcode	: 0xec
cpu MHz		: 2100.000
cache size	: 8192 KB
physical id	: 0
siblings	: 8
core id		: 3
cpu cores	: 4
apicid		: 7
initial apicid	: 7
fpu		: yes
fpu_exception	: yes
cpuid level	: 22
wp		: yes
flags		: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush dts acpi mmx fxsr sse sse2 ss ht tm pbe syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc art arch_perfmon pebs bts rep_good nopl xtopology nonstop_tsc cpuid aperfmperf pni pclmulqdq dtes64 monitor ds_cpl vmx smx est tm2 ssse3 sdbg fma cx16 xtpr pdcm pcid sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt tsc_deadline_timer aes xsave avx f16c rdrand lahf_lm abm 3dnowprefetch cpuid_fault epb invpcid_single ssbd ibrs ibpb stibp ibrs_enhanced tpr_shadow vnmi flexpriority ept vpid ept_ad fsgsbase tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2 erms invpcid mpx rdseed adx smap clflushopt intel_pt xsaveopt xsavec xgetbv1 xsaves dtherm ida arat pln pts hwp hwp_notify hwp_act_window hwp_epp md_clear flush_l1d arch_capabilities
vmx flags	: vnmi preemption_timer invvpid ept_x_only ept_ad ept_1gb flexpriority tsc_offset vtpr mtf vapic ept vpid unrestricted_guest ple shadow_vmcs pml ept_mode_based_exec
bugs		: spectre_v1 spectre_v2 spec_store_bypass swapgs taa itlb_multihit srbds
bogomips	: 4199.88
clflush size	: 64
cache_alignment	: 64
address sizes	: 39 bits physical, 48 bits virtual
power management:

[jadebustos@archimedes ~]$

Obtendremos varias salidas, una por cada procesador. Bastará con fijarnos en la sección flags de uno de ellos. Si encontramos vmx entre los flags tendremos activadas las extensiones de virtualización.

En equipos con procesadores Intel será necesario que en la BIOS se encuentre activada la funcionalidad Intel VT.

En un procesador AMD:

[jadebustos@beast ~]$ cat /proc/cpuinfo
...
processor	: 1
vendor_id	: AuthenticAMD
cpu family	: 21
model		: 96
model name	: AMD Opteron(tm) X3216 APU
stepping	: 1
microcode	: 0x6006118
cpu MHz		: 2852.875
cache size	: 1024 KB
physical id	: 0
siblings	: 2
core id		: 1
cpu cores	: 1
apicid		: 17
initial apicid	: 1
fpu		: yes
fpu_exception	: yes
cpuid level	: 13
wp		: yes
flags		: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 ht syscall nx mmxext fxsr_opt pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc rep_good acc_power nopl nonstop_tsc cpuid extd_apicid aperfmperf pni pclmulqdq monitor ssse3 fma cx16 sse4_1 sse4_2 movbe popcnt aes xsave avx f16c lahf_lm cmp_legacy svm extapic cr8_legacy abm sse4a misalignsse 3dnowprefetch osvw ibs xop skinit wdt lwp fma4 tce nodeid_msr tbm topoext perfctr_core perfctr_nb bpext ptsc mwaitx cpb hw_pstate ssbd vmmcall fsgsbase bmi1 avx2 smep bmi2 xsaveopt arat npt lbrv svm_lock nrip_save tsc_scale vmcb_clean flushbyasid decodeassists pausefilter pfthreshold avic v_vmsave_vmload vgif overflow_recov
bugs		: fxsave_leak sysret_ss_attrs null_seg spectre_v1 spectre_v2 spec_store_bypass
bogomips	: 3194.10
TLB size	: 1536 4K pages
clflush size	: 64
cache_alignment	: 64
address sizes	: 48 bits physical, 48 bits virtual
power management: ts ttp tm 100mhzsteps hwpstate cpb eff_freq_ro acc_power [13]

[jadebustos@beast ~]$

Obtendremos varias salidas, una por cada procesador. Bastará con fijarnos en la sección flags de uno de ellos. Si encontramos svm entre los flags tendremos activadas las extensiones de virtualización.

En equipos con procesadores AMD será necesario que en la BIOS se encuentre activada la funcionalidad AMD-V.

Si tenemos instalado el comando lscpu también podremos comprobarlo.

En este tutorial explicaremos el uso básico para la creación de máquinas virtuales con KVM y asumiremos que crearemos las máquinas virtuales en el mismo portátil o equipo de sobremesa sobre el que estamos trabajando.

Para el acceso a las máquinas virtuales desde otros equipos en la red será necesario realizar una serie de configuraciones adicionales. Las máquinas virtuales que creemos serán accesibles desde nuestro propio ordenador.

3.2. Creación de máquinas virtuales en CentOS

Una vez activadas las extensiones de virtualización será necesario instalar el software que se encarga de la virtualización:

KVM, son la extensiones del kernel que permiten crear las máquinas virtuales.
Libvirt, es el demonio que se encarga de la gestión de las máquinas virtuales.

Nos conviene tener actualizada la máquina a último nivel:

[root@centos8 ~]# dnf update -y
...
[root@centos8 ~]# dnf install @virt -y
...
[root@centos8 ~]# dnf install libvirt-devel virt-top libguestfs-tools -y
...
[root@centos8 ~]# systemctl enable --now libvirtd
...
[root@centos8 ~]#

Para poder crear máquinas virtuales de forma sencilla utilizaremos cockpit:

[root@centos8 ~]# dnf install cockpit cockpit-machines -y
...
[root@centos8 ~]# firewalld --permanent --add-service=cockpit
[root@centos8 ~]# firewall --reload
[root@centos8 ~]# systemctl enable --now cockpit.socket
...
[root@centos8 ~]#

Ahora para acceder a cockit podemos utilizar un navegador, bien desde el mismo equipo donde se encuentra instalado como desde cualquier otro atacando la ip del equipo:

Nos conectaremos al puerto 9090 utilizando el protocolo HTTPS.

Para iniciar sesión utilizaremos el usuario root:

Aunque es posible crear máquinas virtuales dentro de una máquina virtual utilizando nested virtualization asumiremos que utilizaremos una máquina física. Los siguientes pasos tendrán lugar en máquinas físicas.

Si vamos a la sección Virtual Machines podremos empezar a crear máquinas virtuales:

3.3. Creación de máquinas virtuales en Debian (Bullseye)

El procedimiento que vamos a seguir aquí para Debian debería poder ser utilizado en todas las distribuciones basadas en Debian con pocos o ningún cambio.

Una vez activadas las extensiones de virtualización será necesario instalar el software que se encarga de la virtualización:

KVM, son la extensiones del kernel que permiten crear las máquinas virtuales.
Libvirt, es el demonio que se encarga de la gestión de las máquinas virtuales.

Nos conviene tener actualizada la máquina a último nivel:

[root@debian ~]# apt update -y
...
[root@debian ~]# apt upgrade -y
...
[root@debian ~]# apt qemu-system libvirt-clients libvirt-daemon-system -y
...
[root@debian ~]# systemctl enable --now libvirtd
[root@debian ~]#
[root@debian ~]#

Para poder crear máquinas virtuales de forma sencilla utilizaremos cockpit:

[root@debian ~]# apt cockpit cockpit-machines -y
...
[root@debian ~]# firewall-cmd --permanent --add-service=cockpit
[root@debian ~]# firewall-cmd --reload
[root@debian ~]# systemctl enable --now cockpit.socket
...
[root@debian ~]#

Ahora para acceder a cockit podemos utilizar un navegador, bien desde el mismo equipo donde se encuentra instalado como desde cualquier otro atacando la ip del equipo:

Nos conectaremos al puerto 9090 utilizando el protocolo HTTPS.

Para iniciar sesión utilizaremos el usuario root:

Si vamos a la sección Virtual Machines podremos empezar a crear máquinas virtuales:

3.4. Creando máquinas virtuales con Cockpit

4. Instalación de CentOS

Describiremos a continuación como realizar una instalación sencilla con CentOS Stream 8.

Al arrancar la máquina virtual seleccionaremos Install CentOS Stream 8-stream para empezar la instalación:

A continuación seleccionaremos el lenguaje a utilizar durante el proceso de instalación. Por defecto haremos la instalación en Inglés. Podemos seleccionar Español o cualquier otro idioma para realizar la instalación:

A continuación nos aparecerán todas las secciones que podemos configurar. Aquellas que aparecen con un indicador en naranja y con un signo de exclamación requieren de configuración. El resto se encuentran ya con unos valores preconfigurados que podremos cambiarlos según nuestras necesidades.

Si seleccionamos Keyboard Layout configuraremos el teclado. Añadimos Español y los desplazamos al primer lugar. Si deseamos añadir otros teclados podemos hacerlo:

Una ver terminada la configuración del teclado pinchamos en Done y volveremos al menú principal. Seleccionamos Time & Date:

Configuramos la zona horaria donde se encuentra la máquina y, de ser necesario podemos configurar la fecha también. Al terminar de configurar pulsamos en Done. Seleccionamos Software Selection y seleccionamos Minimal Install:

Confirmamos pinchando en Done y seleccionamos Instalation Destination dejando la configuración por defecto. Es posible realizar un particionamiento personalizado si lo consideramos oportuno:

Confirmamos pinchando en Done y seleccionamos Network & Hostname. Activamos el interface de red, si existe un servidor DHCP en la red local se le asignará una dirección IP. De no existir o querer asignar un direccionamiento estático lo podemos hacer pinchando en Configure.

Si deseamos configurar el nombre de la máquina virtual podemos configurarlo y al pinchar en Apply se configurará:

Una vez terminada la configuración confirmamos en Done y seleccionamos Root Password en el menú principal.

Configuramos la password del usuario root. Si la contraseña es débil se nos indicará, pudiendo cambiarla.

Confirmamos pinchando dos veces en Done. En el menú principal, debajo de la configuración de la password del usuario root pinchamos en Create User y configuramos un usuario no administrador:

Confirmamos pinchando en Done y comenzará la instalación:

Cuando termine la instalación pinchando en Reboot la máquina virtual se reiniciará y ya estará disponible para trabajar con ella:

Una vez reiniciada la máquina virtual podemos iniciar sesión en ella utilizando la consola virtual:

Si no anotamos la dirección IP podemos verla:

Una vez que tenemos la dirección IP será posible conectarse a la máquina virtual utilizando SSH.